Il n’est guère exagéré de dire que chaque radioamateur possède un testeur de la famille M-83x. Simple, accessible, pas cher. Tout à fait suffisant pour un électricien.

Mais pour un radioamateur il y a un défaut de mesures Tension alternative. Premièrement, sa faible sensibilité et, deuxièmement, il est destiné à mesurer des tensions avec une fréquence de 50 Hz. Souvent, un amateur novice ne dispose pas d'autres instruments, mais souhaite mesurer, par exemple, la tension à la sortie d'un amplificateur de puissance et évaluer sa réponse en fréquence. Est-il possible de faire cela ?

Sur Internet, tout le monde répète la même chose : « pas plus de 400 Hz ». Est-ce vrai ? Voyons.

Pour les tests, une configuration a été assemblée à partir d'un testeur M-832, d'un générateur de son GZ-102 et
lampe voltmètre V3-38.

À en juger par les données disponibles, de nombreux appareils de la famille M-83x ou D-83x sont assemblés presque selon le même schéma. Il existe donc une forte probabilité que les résultats de mesure soient proches. De plus, dans ce cas, je m'intéressais peu à l'erreur absolue de ce testeur ; je m'intéressais uniquement à ses lectures en fonction de la fréquence du signal.

Le niveau a été choisi autour de 8 Volts. Celle-ci est proche de la tension de sortie maximale du générateur GZ-102 et proche de la tension à la sortie d'un UMZCH de puissance moyenne.

Il serait préférable de faire une autre série de mesures avec un ULF puissant chargé sur un transformateur élévateur, mais je ne pense pas que les résultats changeront radicalement.
Pour faciliter l'estimation de la réponse en fréquence en dB, un niveau de 0 dB a été sélectionné à la limite de 10 V du voltmètre V3-38. Lorsque la fréquence du signal changeait, le niveau était légèrement ajusté, mais les changements ne dépassaient pas des fractions de dB et pouvaient être ignorés.

Résultats

Dans le tableau ci-dessous À- coefficient par lequel le résultat de mesure du testeur à une fréquence donnée doit être multiplié, en tenant compte de la baisse de la réponse en fréquence.

Pour obtenir des résultats tabulés en dB, le niveau de tension obtenu pour chaque fréquence a été réglé à la sortie du générateur, et la différence en dB a été lue et inscrite dans le tableau. Quelques inexactitudes dues à l'arrondi de 0,5 dB des lectures du voltmètre à tube et à l'arrondi du dernier chiffre des lectures du testeur. Je pense que dans ce cas une erreur systématique de 1 dB est tout à fait acceptable car imperceptible à l'oreille.

Conclusion

Alors que s'est-il passé ?

La réponse en fréquence du testeur n'est pas correcte jusqu'à 400 Hz, mais jusqu'à 4...6 kHz au-dessus, la baisse commence, ce qui peut être pris en compte à l'aide du tableau et, par conséquent, obtenir des résultats relativement fiables dans la plage ; de 20...20 000 Hz et même plus.

Afin d'affirmer que les modifications conviennent à tous les testeurs, vous devez collecter des statistiques. Malheureusement, je n'ai pas de sac de testeurs.

Il ne faut pas oublier que le testeur mesure la tension alternative à l'aide d'un circuit redresseur demi-onde avec ses inconvénients, comme la possibilité de mesurer uniquement une tension sinusoïdale sans composante constante à une faible tension mesurée, l'erreur augmentera.

Comment puis-je améliorer le testeur M-832 pour mesurer les tensions alternatives ?

Vous pouvez installer un fin de course « 200-20 V » supplémentaire et une autre résistance shunt. Mais cela nécessite de démonter et de modifier le testeur ; il faut comprendre le circuit et disposer d'un dispositif d'étalonnage. Je pense que c'est inapproprié.

Mieux réaliser un accessoire séparé qui amplifie et redresse la tension. La tension redressée est fournie au testeur, qui est allumé pour mesurer la tension continue.
Mais c'est un sujet pour un autre article.

Pour mesurer sensibilité, puissance de sortie Et distorsion harmonique L'amplificateur a besoin d'un oscilloscope, d'un voltmètre AC, d'un générateur audio ( ZG) et l'équivalent de charge de l'amplificateur étudié. Cette dernière est une résistance bobinée dont la résistance est égale à l'impédance totale de la bobine acoustique de la tête dynamique (ou haut-parleur) de l'amplificateur. Sa puissance de dissipation ne doit pas être inférieure à la puissance de la tête dynamique (s'il y a plusieurs têtes dans le haut-parleur amplificateur, alors leur puissance totale).

La mesure de la distorsion harmonique introduite par l'amplificateur dans le signal est évaluée à l'aide d'une méthode utilisant n'importe quel oscilloscope basse fréquence. Dans ce cas, les mesures commencent par prendre les caractéristiques d'amplitude de l'amplificateur - la dépendance de la tension de sortie Tu es dehors signal amplifié avec une fréquence de 1000 Hz à partir de la tension d'entrée Tu es dansà charge constante R n, égal à la résistance de son équivalent R..

Le schéma de connexion des instruments de mesure avec l'amplificateur, dont la caractéristique d'amplitude doit être mesurée, est illustré à la Fig. 1, une. L'amplificateur et le générateur de son doivent être alimentés par des sources distinctes. Au lieu d'une tête dynamique (ou d'un haut-parleur), une charge équivalente est connectée à la sortie de l'amplificateur Concernant, et à celui-ci l’entrée « Y » de l’oscilloscope. Le contrôle du volume est réglé au maximum et un signal avec une fréquence de 1000 Hz et une tension de 30 à 40 mV est fourni à l'entrée de l'amplificateur du générateur de son. Le balayage de la déviation horizontale du faisceau de l'oscilloscope est réglé de manière à ce que l'image d'une oscillation soit clairement visible sur son écran. En mesurant la tension d'entrée Tu es dans, voltmètre CA P.U. passer à une charge équivalente Concernant et mesurer la tension de sortie de l'amplificateur Tu es dehors. Les résultats de mesure sont enregistrés (voir tableau).

Réponse en amplitude de l'amplificateur (conditions de mesure)

Uin, mV
Uout, mV	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3600	3800	4000	4100

Riz. 1. Schéma de mesure des principaux paramètres de l'amplificateur AF

Sans changer la fréquence du signal ZG, augmentez sa tension par paliers tous les 10 mV et saisissez les résultats de mesure dans le tableau. La tension d'entrée est augmentée jusqu'à ce qu'une coupure des « sommets » de la sinusoïde, visible à l'œil nu, apparaisse sur l'écran (Fig. 2, b). Ce phénomène se produit en raison d'un écrêtage symétrique de la tension du signal de sortie et s'accompagne d'une augmentation de la distorsion harmonique de l'amplificateur jusqu'à environ 10 %. Cela signifie que la puissance de sortie a atteint le maximum Pmax. Après cela, le signal d'entrée ZG réduire jusqu'à ce que les distorsions de l'onde sinusoïdale visibles à l'œil disparaissent et considérer que dans ce cas l'amplificateur délivre la puissance de sortie nominale à la charge Nom P. Tensions de sortie à charge équivalente correspondant au maximum R ma x et nominal R nom les puissances de sortie doivent être mises en évidence dans le tableau.

Riz. 2. Construction des caractéristiques d'amplitude de l'amplificateur 3CH

Ensuite, sur la base des résultats de mesure saisis dans le tableau, la caractéristique d'amplitude de l'amplificateur est construite (Fig. 2). Jusqu'au point «a», c'est simple, puis cela commence à s'écarter vers le bas, ce qui indique une violation de la proportionnalité entre les tensions d'entrée et de sortie de l'amplificateur et l'apparition d'une distorsion du signal amplifié. Maintenant, en utilisant la formule P sortie = U sortie 2 / R n, peut être calculé puissance de sortie de l'amplificateur pour différentes valeurs Tu es dehors. Sur la fig. 2 parallèles à l'axe Tu es dehors le deuxième axe vertical est placé à gauche P dehors, qui indique la puissance de sortie estimée de l'amplificateur en watts.

Riz. 3. Circuit de mesure de distorsion harmonique

Le point « a » sur le graphique, à partir duquel commence l'inflexion caractéristique d'amplitude, correspond généralement à la puissance de sortie nominale de l'amplificateur. Par caractéristique d'amplitude Vous pouvez également déterminer la valeur numérique de la sensibilité de l'amplificateur - elle correspond à la valeur Tu es dansà R nom.

Numérique valeur de distorsion harmonique K g amplificateur AF peut être mesuré à l'aide d'un filtre d'arrêt L1C1C2 (Fig. 3), accordé sur une fréquence fondamentale de 1000 Hz, qui est connecté entre la sortie de l'amplificateur chargé avec la charge équivalente R9 et un voltmètre AC P.U.. La bobine L1 de ce filtre, contenant 290 tours de fil PEV-2, est enroulée sur un anneau de ferrite de 2000NM de taille K20x12x6 à l'aide d'une navette. Condensateurs de filtrage C1 et C2 de type MBM ou KB.

Tout d'abord, l'interrupteur « S » est mis sur la position « 1 », correspondant au filtre désactivé, et un voltmètre P.U. mesurer la tension Tu es dehors. Disons Tu es dehors est égal à 3 V (3 000 mV). Ensuite, en tournant l'interrupteur « S » sur la position « 2 », allumez le filtre barrière et mesurez la tension harmonique. U g. Supposons que cette tension soit de 70 mV. Distorsion harmonique K g calculé à l'aide de la formule approximative donnée précédemment :

K g ≈UG / Udehors ∙ 100% ≈ 70 ∙ 100 / 3000 ≈ 2,3%,

Où:

Kg– coefficient harmonique,[ %];

UG– tension harmonique, [mV] ;

Udehors– tension de sortie[mV].

Grâce à cette technique, il est possible de mesurer avec précision la sensibilité, la puissance de sortie et la distorsion harmonique de presque tous les amplificateurs AF. Pour un amplificateur stéréo, les paramètres de chaque canal sont mesurés séparément, comparés et, si nécessaire, nivelés par une sélection appropriée des pièces et des modes de fonctionnement des transistors.

Il n'est pas si souvent nécessaire de connaître exactement la fréquence du courant alternatif, par rapport à des indicateurs tels que la tension et le courant. Par exemple, pour mesurer l'intensité du courant, vous pouvez utiliser une pince de mesure ; pour cela, vous n'avez même pas besoin d'entrer en contact avec des pièces conductrices, et n'importe quel pointeur ou multimètre numérique vérifie la tension. Cependant, pour vérifier la fréquence à laquelle la polarité change dans les circuits à courant alternatif, c'est-à-dire le nombre de ses périodes complètes, un fréquencemètre est utilisé. En principe, un appareil du même nom peut également mesurer le nombre de vibrations mécaniques sur une certaine période de temps, mais dans cet article nous parlerons exclusivement de la grandeur électrique. Ensuite, nous vous expliquerons comment mesurer la fréquence du courant alternatif avec un multimètre et un fréquencemètre.

Quels appareils peuvent être utilisés

Classification des fréquencemètres

Tous ces appareils sont répartis en deux groupes principaux selon leur domaine d'application :

1. Mesure électrique. Ils sont utilisés pour la mesure de fréquence domestique ou industrielle dans les circuits à courant alternatif. Ils sont utilisés pour la régulation de fréquence de la vitesse des moteurs asynchrones, car le type de mesure de fréquence des tours, dans ce cas, est le plus efficace et le plus répandu.
2. Mesure radio. Ils sont utilisés exclusivement dans l'ingénierie radio et peuvent mesurer une large gamme de tensions haute fréquence.

De par leur conception, les fréquencemètres sont divisés en panneaux, fixes et portables. Naturellement, les portables sont plus compacts, polyvalents et appareils mobiles, qui sont largement utilisés par les radioamateurs.

Pour tout type de fréquencemètre, le plus caractéristiques importantes, auxquels, en principe, une personne doit prêter attention lors de l'achat, sont :

• La plage de fréquences que l'appareil peut mesurer. Lorsque vous envisagez de travailler avec la valeur industrielle standard de 50 Hz, vous devez lire attentivement les instructions, car tous les appareils ne pourront pas la voir.
• Tension de fonctionnement dans les circuits dans lesquels les travaux de mesure auront lieu.
• Sensibilité, cette valeur est plus importante pour les appareils radiofréquence.
• L'erreur avec laquelle il peut faire des mesures.

Multimètre de fréquence CA

L'appareil le plus courant avec lequel vous pouvez connaître l'ampleur des fluctuations de fréquence et qui est disponible gratuitement et largement est un multimètre. Tu dois faire attention à lui fonctionnalité, car tous ces appareils ne seront pas capables de mesurer la fréquence du courant alternatif dans une prise ou un autre circuit électrique.

Un tel testeur est le plus souvent très compact afin de pouvoir tenir facilement dans un sac et être aussi fonctionnel que possible, mesurant, en plus de la fréquence, également la tension, le courant, la résistance et parfois même la température de l'air, la capacité et l'inductance. Look moderne Le multimètre et son circuit sont basés uniquement sur des éléments électroniques numériques pour des mesures plus précises. Ce multimètre est composé de :

• Indicateur informatif à cristaux liquides pour l'affichage des résultats de mesure, situé le plus souvent dans la partie supérieure de la structure.
• L'interrupteur se présente essentiellement sous la forme d'un élément mécanique qui permet de passer rapidement d'une mesure à une autre. Vous devez être très prudent, car, par exemple, si vous mesurez la tension et que l'interrupteur est sur la marque « I », c'est-à-dire l'intensité du courant, alors la conséquence en sera inévitablement, ce qui ne conduira pas seulement à une panne. de l'appareil, mais peut également causer des dommages thermiques aux mains et au visage.
• Prise de sonde. Avec leur aide, il existe une connexion électrique directe entre l'appareil et l'objet conducteur mesuré. Les fils ne doivent pas présenter de fissures ou de cassures dans l'isolation, notamment leurs pointes, qui seront entre les mains de la personne qui mesure.

Je voudrais également mentionner des accessoires spéciaux pour le multimètre, qui existent et sont conçus spécifiquement pour augmenter le nombre de fonctions d'un appareil conventionnel avec un ensemble standard.

Comment la mesure de fréquence est effectuée

Avant d'utiliser un multimètre, et notamment un fréquencemètre, il faut bien se familiariser une nouvelle fois avec les paramètres qu'il peut mesurer. Afin de les mesurer correctement, vous devez maîtriser plusieurs étapes :

1. Allumez l'appareil avec le bouton correspondant sur le corps, le plus souvent il est mis en évidence en couleur vive.
2. Réglez le commutateur pour mesurer la fréquence CA.
3. En prenant deux sondes en main et en les connectant, selon les instructions, dans les prises appropriées, nous testerons l'appareil de mesure. Vous devez d'abord essayer de connaître la fréquence de tension dans un réseau standard de 220 Volts, elle doit être égale à 50 Hz (l'écart peut être de plusieurs dixièmes). Cette valeur est strictement contrôlée par le fournisseur d'électricité, car si elle change, les appareils électriques peuvent tomber en panne. Le fournisseur est responsable de la qualité de l'électricité fournie et respecte strictement tous ses paramètres. Soit dit en passant, cette valeur n'est pas standard dans tous les pays. En connectant les fils du fréquencemètre aux fils de la prise, l'appareil affichera une valeur d'environ 50 Hz. Si l'indicateur diffère, ce sera alors son erreur et lors des prochaines mesures, cela devra être pris en compte.

Autres méthodes de mesure alternatives

Le moyen le plus efficace et le plus simple de vérifier la fréquence consiste à utiliser un oscilloscope. C'est l'oscilloscope que tous les ingénieurs électroniciens professionnels utilisent, car vous pouvez y voir visuellement non seulement les chiffres, mais également le schéma lui-même. Dans ce cas, veillez à éteindre le générateur intégré. Pour un débutant en électronique, il sera assez problématique d'effectuer ces mesures à l'aide de cet appareil. Nous en avons parlé dans un article séparé.

La deuxième option est la mesure à l'aide d'un fréquencemètre à condensateur, qui a une plage de mesure de 10 Hz à 1 MHz et une erreur d'environ 2 %. Il détermine la valeur moyenne du courant de décharge et de charge, qui sera proportionnelle à la fréquence et est mesurée indirectement à l'aide d'un ampèremètre magnétoélectrique, avec une échelle spéciale.

Une autre méthode est dite résonante et repose sur le phénomène de résonance qui se produit dans un circuit électrique. Il dispose également d'une échelle avec un mécanisme de réglage fin. Cependant, la valeur industrielle de 50 Hz ne peut pas être vérifiée avec cette méthode ; elle fonctionne à partir de 50 000 Hz.

Il faut savoir également qu'il existe un relais de fréquence. Habituellement dans les entreprises, les sous-stations et les centrales électriques, il s'agit du principal dispositif qui contrôle les changements de fréquence. Ce relais influence d'autres dispositifs de protection et d'automatisation pour maintenir la fréquence au niveau requis. Manger différents types relais de fréquence avec des fonctionnalités différentes, nous en parlerons dans d'autres publications.

Néanmoins, les multimètres et les fréquencemètres électroniques numériques fonctionnent sur le comptage habituel d'impulsions, qui font partie intégrante à la fois des impulsions et des autres tensions alternatives, pas nécessairement sinusoïdales sur une certaine période de temps, tout en garantissant une précision maximale, ainsi que la plage la plus large. .

La mesure de la tension et du courant à fréquence industrielle peut être effectuée avec n'importe quel voltmètre et ampèremètre fonctionnant à une fréquence de 50 Hz, mais uniquement lorsque l'objet mesuré est puissant. Ces mesures sont effectuées principalement par des voltmètres et ampèremètres électromagnétiques et électrodynamiques.

Pour mesurer la tension à fréquence variable, utilisez Compensateurs AC. Pour équilibrer la tension mesurée u x = U x e jφ x avec la tension de compensation u k = U k e jφ k, les conditions suivantes doivent être remplies : égalité des tensions U x = U k en valeur absolue ; l'opposition de leurs phases (φ x -φ k = 180º) ; égalité de fréquence; la même forme des tensions mesurées et de compensation. Les compensateurs AC sont moins précis que les compensateurs CC, puisqu'il n'existe pas de norme AC EMF.

II. Mesure de tension à des fréquences élevées et élevées.

Les mesures de tension aux fréquences élevées et élevées sont effectuées par des voltmètres fonctionnant dans la plage de fréquences spécifiée, ainsi que par des oscilloscopes électroniques.

Les oscilloscopes sont des instruments sensibles à la tension, donc toutes les mesures qu'ils effectuent se limitent à mesurer la déviation d'un faisceau d'électrons sous l'influence d'une tension appliquée. Pour une étude de signal spécifique, il est nécessaire de sélectionner correctement le type d'oscilloscope, de remplir la condition d'appariement, de connecter l'oscilloscope à l'objet de mesure, de le mettre à la terre, puis de déterminer le type de synchronisation, son amplitude, son mode de balayage, sa durée et coefficient d'écart. La précision des résultats de mesure obtenus dépend de la prise en compte correcte des éventuelles distorsions et erreurs.

III. Mesure de courant dans les circuits haute et haute fréquence.

À mesure que la fréquence augmente, la précision de la mesure du courant alternatif avec les ampèremètres électromagnétiques et électrodynamiques conventionnels diminue. Les appareils spécialement fabriqués ont une plage de fréquences étendue (jusqu'à 10 kHz) et sont utilisés pour mesurer les courants dans les circuits de haute puissance.

Graphique 7.

Mesurer les courants dans les circuits haute fréquence principalement réalisé ampèremètres thermoélectriques.

Les ampèremètres thermiques sont une combinaison d'un convertisseur thermique et d'un mécanisme de mesure magnétoélectrique. Le thermocouple se compose d'un ou plusieurs thermocouples et d'un élément chauffant. Lorsque le courant circule à travers un élément chauffant constitué d'un matériau à haute résistivité (nichrome, constantan, etc.), de la chaleur est libérée, sous l'influence de laquelle la jonction chaude du thermocouple est chauffée, et une thermo-emf est générée à son froid se termine.

La Thermo-EMF dépend du matériau des conducteurs du thermocouple et est proportionnelle à la différence de température entre les extrémités chaude et froide, c'est-à-dire est proportionnelle à la température de surchauffe θ : E T = kθ.

En moyenne, E T est de 30 à 40 µV pour 1 °C de surchauffe. En raison de l'inertie du radiateur, la température de surchauffe n'a pas le temps de suivre l'évolution de l'apport thermique et est déterminée par sa valeur moyenne :

(5)

Si les extrémités froides du thermocouple sont connectées à un mécanisme magnétoélectrique de mesure, alors le courant I И =E T /R И =(k 1 I 2)/R И =k 2 I 2 circulera à travers le circuit fermé du compteur, ( 6)

Où I est la valeur quadratique moyenne du courant ; R I est la résistance du circuit du compteur, y compris le thermocouple k 1 , k 2 sont des coefficients de proportionnalité, dépendant respectivement des propriétés du thermocouple et des données du mécanisme de mesure ;

Étant donné qu'en (6) la valeur du courant mesuré est incluse dans le carré, l'appareil convient aux mesures dans les circuits de courants continus et alternatifs. L'échelle de l'instrument est calibrée en valeurs de courant efficaces.

Graphique 8.

Ce type d'appareil permet de mesurer le courant alternatif dans la plage de fréquences de 50 Hz à 200 MHz et la plage de courant de 100 µA à des dizaines d'ampères. De plus, les ampèremètres thermiques vous permettent de mesurer des courants continus et non sinusoïdaux (dans ce dernier cas, les lectures correspondront approximativement à la valeur quadratique moyenne du courant, c'est-à-dire
).

MESURE DE TENSION D'IMPULSION

Le processus de détermination des paramètres d'amplitude et de temps des signaux d'impulsion à l'aide d'un oscilloscope est long et est effectué avec une erreur importante. Les voltmètres à impulsions analogiques et numériques offrent une plus grande précision dans la mesure de l'amplitude des impulsions avec un affichage pratique et rapide. En raison de l'augmentation de la vitesse des dispositifs à impulsions, la plage des durées d'impulsion a diminué de la microseconde aux nano et picosecondes, et en même temps l'amplitude de l'impulsion a diminué jusqu'à des valeurs de 0,01 à 1 V, caractéristiques des dispositifs à semi-conducteurs. , circuits micromodulaires et intégrés.

La plage de fréquences de répétition des impulsions s'étend des impulsions simples (une fraction de taux de répétition de hertz) à des centaines de mégahertz. Tous les voltmètres à impulsions nanosecondes spécialisés sont équipés de convertisseurs d'impulsions à large bande en entrée, qui les élargissent, réduisant ainsi le spectre de fréquences. Des diodes semi-conductrices sensibles sont utilisées comme convertisseur d'impulsions, qui présentent des sections de caractéristique courant-tension avec le plus petit rayon de courbure, caractérisant la transition d'un état verrouillé à un état ouvert. Les voltmètres à impulsions connectés après les convertisseurs peuvent être à bande étroite, car ils fonctionnent avec des signaux déjà convertis.

Mesure de la tension d'impulsion avec un voltmètre à diode-condensateur.

Un voltmètre à diode pulsée-capacité fonctionne comme un voltmètre électronique de tension sinusoïdale et est réalisé selon le circuit d'un convertisseur de valeur de crête - amplificateur DC - dispositif de mesure magnétoélectrique.

Si une séquence périodique d'impulsions rectangulaires est appliquée à l'entrée du convertisseur (Fig. 9), alors le condensateur C est chargé pendant t Et l'existence de l'impulsion à l'entrée, et dans l'intervalle entre les impulsions T -t Et il est déchargé lentement vers une résistance de résistance R. Si le temps t I est court et T est grand, alors pendant l'impulsion courte, le condensateur n'a pas le temps de se charger complètement et la valeur moyenne de la tension U C av sur le condensateur pendant la période de répétition de l'impulsion T peut différer considérablement de l'amplitude ( crête) valeur U M du pouls mesuré.